Менделеева вода что это значит
«Это не водка»: зачем Менделеев на самом деле смешал воду и спирт?
Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907 гг.) в 1865 году защитил докторскую диссертацию на тему: «О соединении спирта с водою». Ученый проделал колоссальную научную работу, измеряя плотность и тепловое расширение разных соотношений воды и этилового спирта. Но эти опыты не имели никакого отношения к изобретению знаменитого напитка крепостью в 40 градусов.
Теме изобретения Менделеевым водки доктор химических наук Олег Михайлов посвятил статью «Легенды и были о Менделееве, русской водке и сверхкритических флюидах», которая была опубликована в журнале «Вестник Российской академии наук» (том 83, № 4 за 2013 год). Автор отметил, что в своей диссертации Д.И. Менделеев рассматривал только жидкофазные системы, в которых явно преобладает один из составных компонентов. То есть, великого ученого интересовали лишь такие водно-спиртовые смеси, в которых содержание Н2О или С2Н5ОН фиксировалось на уровне или больше 90% объема, или меньше 10%. А вот бинарные растворители с другими соотношениями, в том числе и классическая 40-градусная водка, не вошли в сферу научных изысканий Д.И. Менделеева.
«Тем не менее он, вероятно, оказался-таки первым химиком, получившим абсолютный, то есть безводный, этиловый спирт, который, заметим, простой перегонкой «бражки» или иной спиртосодержащей смеси получить невозможно…», – написал О.В. Михайлов.
Работал в комиссии
Будучи известным ученым, Д.И. Менделеев входил в состав правительственной комиссии по введению эффективного акцизного налога. К этой работе Дмитрий Иванович был привлечен в качестве эксперта по химическим технологиям.
В 1892 году пост министра финансов Российской империи занял Сергей Юльевич Витте (1849-1915 гг.). Желая увеличить доходы государственной казны, этот высокопоставленный чиновник ввел государственную монополию на производство горячительных напитков.
Одновременно правительство утвердило жесткие стандарты на всю алкогольную продукцию. Одним из решений комиссии, в состав которой входил и Д.И. Менделеев, было требование о 40-процентном содержании спирта в водке, производимой на казенных заводах.
Известный ученый-физик, сотрудник Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (США), Владимир Шильцев, совместно со студенткой Иллинойсского университета Елизаветой Шильцевой написал статью «Менделеев и водка: синергия науки и мифа», которая была опубликована в журнале «Наука из первых рук» (№ 3 за 2019 год). Авторы отметили, что акцизы на спиртные напитки и прибыль от государственной винной монополии были важными статьями пополнения бюджета Российской империи. Например, в 1906 году более трети доходов царской казны поступали из этих источников.
Самого Д.И. Менделеева такая ситуация не радовала. Еще в 1883 году он писал: «Неужели, в самом деле, положение наше таково, что в кабаке, казенном или частном, должно видеть спасение для экономического быта народа, т.е. России, и в водке, да в способах ее потребления искать исхода для улучшения современного состояния дел народных и государственных».
Как показала практика, употребление 40-градусного напитка довольно быстро стало традицией, хотя еще в начале ХХ века была издана Техническая энциклопедия, которая определяла водку как напиток, в котором содержание спирта может варьироваться от 25 до 65 процентов объема.
Проверял водку для царя
Еще одной причиной, по которой Д.И. Менделеев проводил научные изыскания, смешивая спирт с водой, могли быть, как ни странно, интересы личной безопасности двух российских императоров – Александра II Николаевича (1818-1881 гг.) и Николая II Александровича (1868-1918 гг.).
Доктор технических наук В.Б. Сажин и ученик московской школы № 72 (образовательный центр «Протон») А.Ю. Панов совместно написали статью «Национально-культурные и экономические аспекты бражничества в России до и после диссертации Д.И. Менделеева о соединении спирта с водой», которая была опубликована в журнале «Успехи в химии и химической технологии» (№ 12 за 2007 год).
«Химические методы анализа пищевых продуктов стали применяться в России при Александре II как один из факторов противодействия политическому террору. В 1878 году было отдано высочайшее распоряжение о химическом анализе подаваемой императору водки, который сначала проводился придворными медиками, а позднее – в лабораториях Д.И. Менделеева. Традиция продолжалась и при Николае II», – написали В.Б. Сажин и А.Ю. Панов.
Изучал свойства растворов
Помимо Периодической системы элементов знаменитого химика интересовали различные темы исследований, в том числе и свойства растворов. Об этом известный писатель и публицист Олег Писаржевский рассказал читателям своей книги «Дмитрий Иванович Менделеев. 1834-1907» (Москва, 1949 год издания).
Проводя лабораторные исследования, ученый заметил, что объем водно-спиртового раствора неизменно оказывается меньше совокупности объемов Н2О или С2Н5ОН, смешанных во имя науки. То есть, если соединить 1 литр воды и 1 литр спирта, то получится отнюдь не 2 литра 50-градусного горячительного напитка, а меньше. Это значит, что плотность раствора двух этих химических элементов выше плотности каждого из них по отдельности.
«Менделеев обнаружил, что наибольшее сжатие растворов спирта в воде при всех температурах приходится на раствор, содержащий около 46% спирта. Удельный вес жидкости при этой концентрации был, следовательно, наибольшим», – отметил О.Н. Писаржевский.
Знаменитый химик понял, что молекулы Н2О или С2Н5ОН вступают во взаимодействие друг с другом. Так, при 46-процентном содержании спирта в растворе возникают устойчивые ассоциации трех молекул воды и одной молекулы спирта.
Д.И. Менделеева интересовали не только соединения Н2О или С2Н5ОН, в 1887 году химик представил научному сообществу свою работу «Исследование водных растворов по удельному весу», в которой рассмотрел изменения плотности 283 веществ, смешанных с водой в разных концентрациях.
Современные ученые подтверждают выводы Д.И. Менделеева, что между молекулами тех или иных веществ в растворе происходит взаимодействие, обусловленное либо деятельностью ионов, либо наличием свободной пары электронов в атомах. Этим и объясняется изменение плотности, удельного веса и других свойств получаемых жидкостей в зависимости от концентрации растворяемого вещества в воде.
«Целые эпохи в технике характеризуются преимущественным употреблением тех или иных твердых растворов металлов: меди и олова, железа и углерода, алюминия, магния и т.д. Закономерности, обнаруженные последователями менделеевских работ в твердых растворах, позволяют сейчас изготовлять из соответствующих чистых металлов твердые растворы заранее известных свойств», – так О.Н. Писаржевский оценил научный вклад Д.И. Менделеева в данной сфере.
источник
«Это не рецепт водки»: зачем Менделеев смешивал спирт и воду на самом деле
Многие люди, интересующиеся наукой, слышали о том, что водку изобрел великий ученый Дмитрий Иванович Менделеев. И хотя это лишь популярный миф, он имеет под собой определенную реальную основу. Знаменитый химик, автор Периодической системы элементов, действительно проводил в своей лаборатории многочисленные опыты по смешиванию воды и этилового спирта.
Писал докторскую диссертацию
Д.И. Менделеев (1834-1907 гг.) в 1865 году защитил докторскую диссертацию на тему: «О соединении спирта с водою». Исследователь провел обширную научную работу, измеряя плотность и тепловое расширение различных пропорций смеси воды и этилового спирта. Однако эти практические изыскания не имели никакого отношения к изобретению 40-градусного напитка.
Доктор химических наук Олег Михайлов посвятил данной теме статью «Легенды и были о Менделееве, русской водке и сверхкритических флюидах», которая была опубликована в журнале «Вестник Российской академии наук» (том 83, № 4 за 2013 год). Автор отметил, что в своей диссертации Д.И. Менделеев рассматривал только жидкофазные системы, в которых явно преобладает один из составных компонентов. То есть, великого ученого интересовали лишь такие водно-спиртовые смеси, в которых содержание Н 2 О или С 2 Н 5 ОН фиксировалось на уровне или больше 90% объема, или меньше 10%. А вот бинарные растворители с другими соотношениями, в том числе и классическая 40-градусная водка, не вошли в сферу научных изысканий Д.И. Менделеева.
«Тем не менее он, вероятно, оказался-таки первым химиком, получившим абсолютный, то есть безводный, этиловый спирт, который, заметим, простой перегонкой «бражки» или иной спиртосодержащей смеси получить невозможно…», – написал О.В. Михайлов.
Работал в комиссии
Будучи известным ученым, Д.И. Менделеев входил в состав правительственной комиссии по введению эффективного акцизного налога. К этой работе Дмитрий Иванович был привлечен в качестве эксперта по химическим технологиям.
В 1892 году пост министра финансов Российской империи занял Сергей Юльевич Витте (1849-1915 гг.). Желая увеличить доходы государственной казны, этот высокопоставленный чиновник ввел государственную монополию на производство горячительных напитков.
Одновременно правительство утвердило жесткие стандарты на всю алкогольную продукцию. Одним из решений комиссии, в состав которой входил и Д.И. Менделеев, было требование о 40-процентном содержании спирта в водке, производимой на казенных заводах.
Известный ученый-физик, сотрудник Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (США), Владимир Шильцев, совместно со студенткой Иллинойсского университета Елизаветой Шильцевой написал статью «Менделеев и водка: синергия науки и мифа», которая была опубликована в журнале «Наука из первых рук» (№ 3 за 2019 год). Авторы отметили, что акцизы на спиртные напитки и прибыль от государственной винной монополии были важными статьями пополнения бюджета Российской империи. Например, в 1906 году более трети доходов царской казны поступали из этих источников.
Самого Д.И. Менделеева такая ситуация не радовала. Еще в 1883 году он писал: «Неужели, в самом деле, положение наше таково, что в кабаке, казенном или частном, должно видеть спасение для экономического быта народа, т.е. России, и в водке, да в способах ее потребления искать исхода для улучшения современного состояния дел народных и государственных».
Как показала практика, употребление 40-градусного напитка довольно быстро стало традицией, хотя еще в начале ХХ века была издана Техническая энциклопедия, которая определяла водку как напиток, в котором содержание спирта может варьироваться от 25 до 65 процентов объема.
Проверял водку для царя
Еще одной причиной, по которой Д.И. Менделеев проводил научные изыскания, смешивая спирт с водой, могли быть, как ни странно, интересы личной безопасности двух российских императоров – Александра II Николаевича (1818-1881 гг.) и Николая II Александровича (1868-1918 гг.).
Доктор технических наук В.Б. Сажин и ученик московской школы № 72 (образовательный центр «Протон») А.Ю. Панов совместно написали статью «Национально-культурные и экономические аспекты бражничества в России до и после диссертации Д.И. Менделеева о соединении спирта с водой», которая была опубликована в журнале «Успехи в химии и химической технологии» (№ 12 за 2007 год).
«Химические методы анализа пищевых продуктов стали применяться в России при Александре II как один из факторов противодействия политическому террору. В 1878 году было отдано высочайшее распоряжение о химическом анализе подаваемой императору водки, который сначала проводился придворными медиками, а позднее – в лабораториях Д.И. Менделеева. Традиция продолжалась и при Николае II», – написали В.Б. Сажин и А.Ю. Панов.
Изучал свойства растворов
Помимо Периодической системы элементов знаменитого химика интересовали различные темы исследований, в том числе и свойства растворов. Об этом известный писатель и публицист Олег Писаржевский рассказал читателям своей книги «Дмитрий Иванович Менделеев. 1834-1907» (Москва, 1949 год издания).
Проводя лабораторные исследования, ученый заметил, что объем водно-спиртового раствора неизменно оказывается меньше совокупности объемов Н 2 О или С 2 Н 5 ОН, смешанных во имя науки. То есть, если соединить 1 литр воды и 1 литр спирта, то получится отнюдь не 2 литра 50-градусного горячительного напитка, а меньше. Это значит, что плотность раствора двух этих химических элементов выше плотности каждого из них по отдельности.
«Менделеев обнаружил, что наибольшее сжатие растворов спирта в воде при всех температурах приходится на раствор, содержащий около 46% спирта. Удельный вес жидкости при этой концентрации был, следовательно, наибольшим», – отметил О.Н. Писаржевский.
Знаменитый химик понял, что молекулы Н 2 О или С 2 Н 5 ОН вступают во взаимодействие друг с другом. Так, при 46-процентном содержании спирта в растворе возникают устойчивые ассоциации трех молекул воды и одной молекулы спирта.
Д.И. Менделеева интересовали не только соединения Н 2 О или С 2 Н 5 ОН, в 1887 году химик представил научному сообществу свою работу «Исследование водных растворов по удельному весу», в которой рассмотрел изменения плотности 283 веществ, смешанных с водой в разных концентрациях.
Современные ученые подтверждают выводы Д.И. Менделеева, что между молекулами тех или иных веществ в растворе происходит взаимодействие, обусловленное либо деятельностью ионов, либо наличием свободной пары электронов в атомах. Этим и объясняется изменение плотности, удельного веса и других свойств получаемых жидкостей в зависимости от концентрации растворяемого вещества в воде.
«Целые эпохи в технике характеризуются преимущественным употреблением тех или иных твердых растворов металлов: меди и олова, железа и углерода, алюминия, магния и т.д. Закономерности, обнаруженные последователями менделеевских работ в твердых растворах, позволяют сейчас изготовлять из соответствующих чистых металлов твердые растворы заранее известных свойств», – так О.Н. Писаржевский оценил научный вклад Д.И. Менделеева в данной сфере.
Химический состав питьевой воды: какие элементы туда входят, свойства жидкости, нормы качества, характерные особенности, таблица
Чистая формула Н2О встречается разве только в условиях лабораторий. И это хорошо, ведь даже для здоровья более полезно наличие ряда микроэлементов, которые поступают в организм с жидкостью. Для показательного примера предположим, что мы взяли одну каплю из родника (или иного водоема природного образования) и оставили ее на предметном стекле. Спустя несколько минут при определенных условиях она испарится (водород и кислород – это газы, которые просто улетучиваются), но на поверхности останутся разводы. Это и будут кристаллы соли, соединения металлов, которые в большом количестве содержатся в живительной для всей природы влаге. Итак, в статье поговорим о том, какой химический состав у питьевой воды, что является нормой, представим свойства в таблице.
Составные элементы
Сразу оговоримся, что в рамках данной темы мы рассматриваем водный ресурс, полученный из источника (скважина, колодец, родник, естественный водоем с водонапорной башней и пр.) и прошедший через многоступенчатую систему водоподготовки. Целью этих очистительных манипуляций является создание раствора, очищенного от вредных и особенно крупных взвесей. Иными словами, состав и концентрация микроэлементов должны соответствовать стандартам.
Нормативные акты (ГОСТы и СанПиН) разрабатываются с учетом санитарных и экологических рекомендаций отдельно для холодного и горячего водоснабжения. Таким образом, в каждом литре H2O находится некоторое количество (в мг) веществ, которые обогащают ее, придают запах, цвет и уровень прозрачности или мутности.
Также имеют значения при проверке еще и такие факторы:
Кроме всем известных показателей, в лабораториях используют термины «железистость», «хлорирование». Привычный для городских централизованных систем водоподготовки способ обеззараживания может при избыточном хлоре в составе привести к негативным последствиям для состояния кожи, ногтей и волос.
Таким образом, мы понимаем, что все вышеперечисленные характеристики зависят от того, что входит в состав воды и в каком количестве. Постараемся разобраться в нормах и излишках примесей.
Основные (преобладающие) компоненты
Ниже мы приведем таблицу с элементами, которые могут содержаться в качестве взвесей, а также их максимальная концентрация в пересчете на литр водного питьевого раствора – требования взяты из нормативных документов российского законодательства (европейские регламенты обычно намного более жесткие по отношению к допустимым загрязнениям). Но прежде чем перечислить вещества, отметим, что нельзя руководствоваться только цифрами. Дело в том, что сами по себе химикаты могут быть не вредны, но при их взаимодействии образуются соединения, опасные для здоровья. Хотя по отдельности их содержание было в пределах нормы. Поэтому следует заказывать полноценные анализы химических и физических особенностей воды из источника. Итак, что может быть в растворе (мг/л):
Минеральная вода: что это такое и из чего состоит — характеристика, химический состав, свойства, особенности и функции
Наше здоровье напрямую связано с тем, что мы пьем. Учеными доказано, что без еды человек может прожить около месяца, но без жидкости не протянет и недели. Организм, в зависимости от пола и возраста, состоит из H2O на 70-80 процентов, и она играет огромную роль в нашей жизнедеятельности. Мы просто не замечаем, какую функцию она выполняет. Но органы напрямую связаны с ней, ведь она участвует в процессе пищеварения, снабжает клетки кислородом (который переносится по кровеносной системе), выводит шлаки, токсины и остальные вредные вещества. В статье мы расскажем, что это такое — минеральные воды, дадим определение, описание, особенности, характеристики, и поясним, что содержится в лечебной природной жидкости.
В зависимости от химического состава она способна не только поддерживать щелочно-кислотный баланс в организме человека, но и излечивать от различных недугов, создать стойкую ремиссию хронических заболеваний. Однако необходимо понимать, что переусердствование минералкой может повлечь за собой негативные последствия, так как избыток ее также вреден для нас, как и недостаток. Значит необходимо найти «золотую середину». Давайте поговорим об этом. Грубо говоря, к такому понятию можно причислить фактически любой источник. Растворенные примеси и дали название. Многие подземные емкости содержат такое количество солей, что они становятся совершенно непригодны для бытового использования. В этом случае они находят применение в качестве сырья для фармацевтической или химической промышленностей.
Минеральная — это какая вода и что означает
Уникальные естественные источники находятся повсеместно, независимо от географических широт. Их можно встретить на равнинной местности, в предгорье, горах и даже в пустынях. В природе не существует абсолютно чистых залежей. В той или иной степени в каждом объеме присутствуют растворенные соли. Меньше всего ионов находится в атмосферных осадках, потому что происходит естественный процесс дистилляции. Жидкость сначала испаряется, затем, охлаждаясь в верхних слоях атмосферы, возвращается на землю. В результате этого процесса образуется снег (в дальнейшем он питает реки), дождь, туман. Все это скапливается в природных и рукотворных хранилищах. На этом этапе степень минерализации минимальна. В дальнейшем происходит проникновение вглубь земли. На своем пути ручейки встречают самые разнообразные горные породы. Если кварцевый песок или привычная нам глина, фактически не поддаются растворению, то известняки и многие другие химические соединения активно вступают в реакцию, обогащают сторонними вкраплениями. Также повышение концентрации бывает в районах, не имеющих естественных стоков. Озера и реки, в которых происходит сбор осадков, но отсутствует выход перетекания, за счет испарения накапливают все соли, смываемые с окрестных горных пород.
В бытовом понимании к этому классу причисляется жидкость, имеющая полезные и лечебные вещества. В дальнейшем мы обсудим именно этот разряд и рассмотрим, как структуру так и правила использования, чтобы употребление напитка не навредило вам.
Химический состав и свойства минеральной воды
Из курса школьной химии нам известно, что H2O является самым сильным растворителем. В той или иной мере большая часть соединений подвергается расщеплению на ионы и катионы. Водород и кислород – одни из самых активных элементов, которые стремятся вступить в связь со многими материями, встречающимися на их пути. За счет этого качества происходит обогащение частицами пород.
Наиболее распространенными примесями являются соли кальция, магния, хлора, фтора, натрия, железа, брома, йода и даже мышьяка. Эти соединения бывают разных видов и встречаются в различных количествах и комбинациях.
Как сопутствующие, в макроскопических объемах присутствуют и другие элементы, менее склонные к растворению. В источниках можно найти всю таблицу Менделеева. Например, в мировом океане растворено золото во много раз больше, чем есть в финансовых организациях всех стран.
Конечно от состава сильно зависят свойства и характеристики лечебной воды. Поэтому в каждом конкретном случае анализируется влияние ее на организм и технология применения. Целебные последствия от ее употребления были замечены несколько тысячелетий назад. Благотворное влияние на пищеварительный тракт и кожные заболевания давно подметили в древнем Египте и Китае. Одним из критических моментов для жителей равнин является недостаток йода. Некоторые регионы сталкиваются с дефицитом железа, что приводит к анемии. Ранее была распространена проблема отсутствия обычной соли, что также ведет к нарушению жидкостного баланса в организме. Кальциевые соединения абсолютно необходимы для нормального построения скелета. В этом же процессе участвует фтор и фосфор. Поэтому и в наше время необходимо даже совершенно здоровому человеку иметь поступление этих элементов извне.
Как использование минеральной воды влияет на наш организм
Влияние питья на процессы, происходящие в нашем теле, строго индивидуально. Зависит от наших особенностей и тех компонентов, что находится в растворе. Главным элементом является H2O, все остальные ионы выполняют вторичные функции. Большую часть необходимых строительных «кирпичиков» мы получаем с пищей. Но во многих регионах наблюдается дефицит тех или иных веществ. Например, на Крайнем Севере всегда было мало поваренной соли и йода. Это связано с тем, что большинство хранилищ питалось от осадков. Поэтому просто подсоленная влага решала много проблем со здоровьем. Особым разделом является влияние структуры на людей с теми или иными отклонениями от нормы. Каждая болезнь вносит свой негативный вклад в обменные процессы и своевременное использование минералки может ускорить выздоровление. Подбор необходимого состава производит медицинский работник на основе тщательного диагностирования. Так как избыток солей может негативно повлиять на организм в такой же мере, как и недостаток.
Менделеев и водка: синергия науки и мифа
Периодическую таблицу химических элементов, изобретенную великим русским химиком Дмитрием Ивановичем Менделеевым в 1869 г., сегодня можно встретить в классных комнатах во всех уголках мира. Генеральная Ассамблея ООН объявила 2019 г. Международным годом Периодической таблицы, чтобы отметить заслуги нашего выдающегося соотечественника. Но народный миф также приписывает Менделееву изобретение классической русской водки – смеси 40 частей спирта и 60 частей воды. Хотя Дмитрий Иванович действительно написал революционную работу о соединении спирта с водой, сам миф состоит из двух частей правды и, как водка, трех частей «воды»
«Образование – это то, что остается после того, как вы забыли все, чему вас учили» – различные варианты этого выражения приписывают лорду Галифаксу, Агнес Перкинс и Альберту Эйнштейну. С этой точки зрения вклад науки в культуру может быть представлен именами и лицами, получившими широкое признание, а иногда и мифами, связанными с величайшими учеными.
Возьмем, к примеру, Исаака Ньютона. Трудно сказать, как много людей старше тридцати могут вспомнить точные формулировки закона всемирного тяготения или трех законов механики Ньютона. Но все помнят, что на голову ученого упало яблоко, прервавшее его размышления и заставившее его впервые задуматься о земном притяжении. Кстати, этот миф считают выдумкой Вольтера.
В 1817 г. был принят «Устав о питейном сборе в 29 великороссийских губерниях», в соответствии с которым чиновник Министерства финансов должен был проверять «доброту» (крепость) вина «посредством отжига» его в отжигательнице. «В отжигательницу, которая есть простая кострюлька, вливают две равные стклянки вина и зажигают его; по окончании горения остаток вливается в одну из стклянок, и если вино действительный полугар, то остаток должен наполнить эту стклянку» (Бурнашев, 1843, с. 94).
Высказывание Eppur si muove! («И все-таки она вертится!») приписывают Галилею, которого пытались заставить отказаться от системы Коперника и признать, что Земля стоит в центре Вселенной. Эти слова, предположительно сказанные им на смертном одре, символизируют непоколебимость свободного духа настоящего исследователя. А Бенджамин Франклин прославился своим экспериментом с воздушным змеем, с помощью которого он «извлек электричество из небес» во время грозы. Как утверждают, Франклину удалось передать заряд атмосферного электричества к земле по «громоотводу» – мокрой веревке с ключом, привязанной к металлическому штырю на змее. Теперь его лицо, напечатанное на стодолларовой купюре, знают все.
Само собой разумеется, многие из этих мифов развенчаны современной наукой. Но они, тем не менее, продолжают жить, так как «подшивают» великие имена к ткани нашей общей культуры.
К этому же редкому созвездию гениев принадлежит Дмитрий Иванович Менделеев. Периодическая таблица химических элементов, которую он изобрел в 1869 г., занимает, возможно, самое большое место на стенах в каждой классной комнате во всем мире. Как и в случае с другими эпохальными открытиями, таблицу знают все, но детали ее прочно забыты подавляющим большинством. При этом имя ученого узнаваемо: в России оно известно практически всем, за рубежом – многим (хотя для «чужого» уха у него длинноватое имя). Портрет Менделеева легко идентифицируется как «кто-то из классиков», поскольку он обладал замечательной шевелюрой, как и Эйнштейн, Галилео, Ньютон и Франклин. Хотя сомнительно, что более 5 % респондентов из случайной выборки смогут отличить портрет Менделеева от портрета его современника, английского эволюциониста Чарльза Дарвина.
«РУСИ ЕСТЬ ВЕСЕЛИЕ ПИТЬ!» Технологию производства водки в XVIII в. подробно описал И. Г. Гмелин, один из участников академического отряда Второй Камчатской экспедиции (1733–1743 гг.), для чего ученые специально посетили казенный винокуренный завод (каштак) в 6 верстах от Иркутска.
«Там имеется 37 перегонных кубов в одном ряду, и из каждого ведут две трубы, лежащие в желобе, по которому постоянно течет свежая вода… Водка течет по трубам в кадку, поставленную к каждой паре труб. Напротив перегонных кубов, но на более высоком месте, поставлены 8 деревянных бочек, в которых бродит солод. Каждая бочка вмещает 147 пудов солода, а заправляются одновременно две из них. В каждую бочку, через засыпанный туда солод, пускают столько кипятку, пока он на несколько футов не покрывает последний. Кипяток из большого котла пускают через желоб. Как это требует время года, добавляют из этого котла столько теплой воды, чтобы поддерживать брожение. Это длится обычно три дня. Когда брожение закончилось, добавляют холодной воды, пока бочки не заполняются почти до края. На четвертый день начинают перегонку и две бочки опустошаются за 24 часа. Водка не лучше и не крепче, чем молочная водка языческих народов и, вероятно, по этой причине ее называют аракой, как называют язычники свою водку. Через повторную перегонку из нее делают вино, или настоящую водку. Чтобы сделать крепкую водку (Spiritus vini rectificatus), ее еще раз перегоняют».
Гмелин со своими глубокими познаниями в химии усмотрел массу недостатков в описанной технологии: «Если бы улучшить устройство, водку можно было бы отпускать за половину нынешней цены, если только соблюсти определенную температуру брожения и не допускать, чтобы при перегонке так много улетучивалось. Я пошел в чулан, где хранится водка и где за пять минут можно потерять сознание из-за спиртных испарений. Кадки, куда стекает водка, имеют в диаметре по меньшей мере один фут и стоят открыто, и трубка кончается на высоте в полфута над кадкой. В камере, куда стекает арака, все так же, хотя запах не так уж силен, можно все же видеть, как много улетучивается. А так как в гуще солода, в самом низу бочки, содержится больше всего спирту, было бы разумно этот осадок перегонять отдельно. Таким путем можно было бы сразу получить водку». Рекомендации ученого оказались невостребованными – в своих записках он сетует на это: «Но когда даешь такие советы, отвечают: “Как делали наши деды, так и мы продолжаем”» (Элерт, 2006)
Главный миф о Менделееве состоит в том, что его периодический закон был бессознательным продуктом «идеи-инкубации». Якобы, уснув однажды февральским вечером после утомительного рабочего дня, Дмитрий Иванович во сне увидел, каким образом должны быть сгруппированы химические элементы с похожими свойствами. Проснувшись, записал мысль на клочке бумаги и опять уснул. Конечно, это легенда, но сама идея подобной продуктивности сна для научных изысканий очень популярна среди студентов и молодых исследователей. Несмотря на отсутствие объективных доказательств эффективности такого метода.
«Дискурс о соединении спирта и воды»
То, что делает имя Менделеева еще более известным, связано с еще одним широко распространенным мифом. Менделееву приписывают изобретение водки – смеси из 40 частей чистого спирта и 60 частей воды.
В 1891 г. Технический комитет при Министерстве финансов постановил признать водочными изделиями все напитки, приготовляемые из спирта произвольной крепости, содержащие различные посторонние вещества, несвойственные спирту как продукту винокуренного производства и добавляемые в напитки при их приготовлении.
Но в докладах и протоколах заседаний встречались и такие термины: «очищенное вино» – для 40° напитка из «ректификованного» спирта и воды; «простые водки, очищенные и проч.» – для напитков из спирта и воды и др.
В работах, посвященных спиртометрии либо винокурению, также использовались оба термина – вино и водка. Помимо этих общих названий существовали более конкретные, соответствующие определенной крепости напитков и их чистоте.
Так, в продаже встречались: «полугар» с крепостью 38 % (по объему, что соответствует градусам), «пенное вино» – 44,25 %, «трехпробное» – 47,4 % и «двойной спирт» – 74,7 %, который употреблялся в медицине, фармакологии и парфюмерии.По: (Бондаренко, 1999)
В России эта легенда появилась после смерти ученого в 1907 г., удовлетворив общее стремление придать легитимность любому потенциальному фрагменту национальной культуры, и до сих живет в многочисленных анекдотах, фильмах, книгах и даже научных трудах. Миф легко распространился за границей вместе с водкой. Например, каждый раз, посещая винный магазин в США, на одной из бутылок с красочной этикеткой можно прочитать, что «… в 1894 г. Дмитрий Менделеев, величайший ученый России, получил указ установить Имперский стандарт качества для русской водки, и так появился “Русский Стандарт”» (конечно, речь здесь идет о торговой марке, но упор делается на высокий научный стандарт).
Этот миф, как и сама водка, состоит из двух частей правды и трех частей «воды». Правда в том, что докторская диссертация Менделеева 1865 г. действительно была «дискурсом о соединении спирта и воды». Это был шедевр физика-экспериментатора, который пытался выяснить, что можно узнать о взаимодействии молекул с помощью прецизионных (с точностью выше 0,01 %) измерений плотности и теплового расширения смеси разных количеств алкоголя и воды.
Менделеев подробно изучил изменение плотности такой смеси и обнаружил, что при 52 % содержании спирта по объему или 46 % по массе, она увеличивается примерно на 1/40. У него возникла идея о существовании ассоциаций молекул H2O и C2H5OH (благодаря, как мы теперь знаем, водородным связям), которые наиболее стабильны при определенных концентрациях. Например, при 46 % спирта по массе наиболее стабильна ассоциация из трех молекул воды и одной молекулы спирта. Он также явственно увидел указания на существование устойчивых ассоциаций из трех молекул спирта и одной молекулы воды в более «крепком» растворе и одной молекулы спирта и двенадцати молекул воды – в более слабых растворах.
Водка – это…
Вот так, без современных микроскопов и методов, великий ученый смог понять взаимодействие молекул разных соединений и даже оценить силу этого взаимодействия. И сделал это задолго до последующих работ лауреата Нобелевской премии, голландца Ван дер Ваальса и других ученых. В качестве побочного результата исследований Менделеев изобрел наиболее эффективный способ получения самого чистого 100 % спирта того времени путем химической очистки из сравнительно легко получаемой многократной дистилляцией и ректификацией смеси, содержащей 96 % спирта и 4 % воды.
Бытовое пьянство среди сибирских аборигенов в XVIII в. было весьма редким явлением, да и распространялось оно лишь на немногих коренных жителей, которые утратили связь с сородичами и жили в городах и острогах, нанимаясь на работу к русским. Так, ительмены Камчатки к середине века уже успели приобщиться к этим своеобразным «плодам цивилизации», с которыми они познакомились лишь четверть века назад. Один из участников академического отряда Второй Камчатской экспедиции, Г. В. Стеллер писал: «Многие ительмены очень любят водку, напиваясь ею до бесчувствия во время своего пребывания в русских острогах и в значительной мере от этого разоряясь. Другие же безо всякого удовольствия только для того изрядно напиваются, чтобы походить на казаков; они полагают, что такое опьянение – признак культурности последних. В состоянии же опьянения они очень стараются не упустить без подражания ничего из того, что они когда-либо замечали у пьяных казаков; при этом они навещают всех, даже лиц, которых обязаны уважать, чрезвычайно смешно хвастаясь, заявляя: “Я пьян, не сердись… я русскую натуру приобрел… я ведь русский…”, – и изрекая разные тому подобные глупости. Из этого видно, чего недостает этим бедным и добрым людям, а именно: просвещения, хороших примеров и рассудительности» (Элерт, 2007)
Во второй половине XIX в. Менделеев, как эксперт по химическим технологиям в целом и по ректификации алкоголя в частности, а также как сторонник государственного курса на промышленное развитие страны, входил в Правительственную комиссию по введению эффективного акцизного налога. Речь шла о косвенных налогах на предметы внутреннего производства, которые производились и продавались частными лицами. В российском государственном бюджете в 1890 г. на долю таких косвенных налогов приходилось 45,4 % всех доходов (Вебер, 1906). И главными источниками пополнения бюджета были доходы от государственной винной монополии и акцизы на алкогольную продукцию: в 1906 г. по этим статьям поступило более трети всего государственного бюджета.
В МИНИСТЕРСТВЕ ФИНАНСОВ В1850-е гг. в правительстве Российской империи началась работа по пересмотру питейной налоговой системы. В ходе разработки реформы нужно было определить способ взимания налога. По мнению Государственного совета, акциз должно было назначить «с ведра вина и разных водок по расчету на одну нормальную крепость». Но поскольку «обычное вино» в разных губерниях имело разную крепость, то «верный расчет» акциза с напитков возможен был только при определении содержания в них безводного спирта. Таким образом, введение акцизной формы питейного налога должно было опираться на строгую систему учета количества и качества спиртовой продукции. Но ее еще требовалось создать и укоренить вместо прежней, «ведерной», державшейся за счет невысокого уровня специальных знаний среди заводчиков и чиновников и отсутствия достаточного количества контрольно-измерительных приборов.
В1863 г. при Министерстве финансов начинает работать Комитет для пересмотра Положения о питейном сборе, призванный решать проблемы, возникающие при введении акцизной налоговой системы. В Технический отдел комитета вошел и Д. И. Менделеев (Сборник сведений и материалов по ведомству Министерства финансов, 1865 г.). Каким же образом Менделеев, едва начавший преподавательскую деятельность и к тому же отсутствовавший в России в течение двух предыдущих лет, оказался привлеченным к столь важному государственному делу, как питейная налоговая реформа?
По возвращении зимой 1861 г. в Петербург из Гейдельберга, где Менделеев устроил собственную лабораторию и занимался исследованием явления капиллярности, он сразу приступил к поискам работы. Его место в университете оказалось занятым, найти в это время преподавательскую работу было трудно, и Менделеев взялся за работу литературную, в том числе за издание на русском языке известной и популярной в Европе книги «Технология по Вагнеру» (в русском варианте), вышедшей в Лейпциге в 1858 г. Идея перевода книги Р. Вагнера у Менделеева постепенно преобразилась в создание многотомной «Технической энциклопедии», а сам он стал редактором и автором отдельных статей. В этой работе – истоки многих его трудов и научных исследований, имевших большое прикладное значение, в том числе и для винокуренной промышленности (третий выпуск «Технологии по Вагнеру» (СПб., 1862) был посвящен производству виноградного вина, пива и спирта). «Это издание служило мне поводом для изучения технической химии», – вспоминал спустя много лет и сам Менделеев (Архив Д. И. Менделеева, т. 1, 1951, с. 50).
В 1863 г. физико-математический факультет Петербургского университета ходатайствует о назначении его исполняющим должность экстраординарного профессора на кафедру технической химии. Министерство просвещения ходатайство отклонило, поскольку Менделеев не имел ученой степени по этому предмету и степени доктора наук. Однако, как сказано выше, его знания в области технической химии были востребованы в другом министерстве – финансов.
Одно из заданий министерства состояло в уточнении удельного веса «разных сортов вина и спирта». Весной и летом 1863 г. Менделеев провел опыты с растворами спирта, в следующем году сделал расчеты по полученным данным и в ноябре 1864 г. представил свою работу «Рассуждение о соединении спирта с водою» в физико-математический факультет Петербургского университета на соискание докторской степени. Во введении к диссертации Менделеев написал: «…рассмотрение совокупности ныне известных фактов, относящихся к неопределенным химическим соединениям, приводит меня к убеждению о том, что определенные химические соединения составляют только частный случай неопределенных химических соединений… Собрание материалов, нужных для решения вопроса о неопределенных соединениях, составляет задачу моих работ, которых первый пример и предлагаю в этом сочинении» (Менделеев, т. 4, с. 2). В 1865 г. он стал доктором наук и профессором университета.
Результаты проделанных Менделеевым опытов и расчетов очень скоро были использованы при корректировании спиртометрических таблиц в Голландии, Пруссии и Австрии. Спустя много лет знаменитый химик А. М. Бутлеров, говоря в Академии наук о научных заслугах Менделеева, подчеркнул «капитальное прикладное значение» его докторской диссертации (Доклад академика А. Бутлерова…, 1882, с. 101). А академик П. И. Вальден на Первом Менделеевском съезде по общей и прикладной химии так оценил работы ученого по растворам: «Практическое значение безусловно большое и прочное. Классические монографии Д.И. об удельных весах растворов представляют настоящий Standartwork, который действительно незаменим в лабораториях техники и промышленности, а равно в лаборатории ученого физика и химика» (Вальден, 1909, с. 72).
Но, конечно, как в диссертации не было ни слова о том, что 40 % (по объему) водка является оптимальной в каком-либо аспекте, так и в комиссии не велись обсуждения о лучшем способе ее смешивать.
Тем не менее 40-процентная водка действительно обладает несколькими замечательными свойствами. При комнатной температуре такая смесь в три раза более вязкая, чем любая из первичных жидкостей, а водка из морозильника еще примерно в 2,5 раза более «сиропообразна». Поэтому настоятельно рекомендуется пить ее очень холодной, чтобы полностью насладиться тягучей «питкостью». И не следует бояться оставлять водку при низких температурах: бутылка не лопнет, как это случилось бы с любым напитком, в котором преобладает вода. Спирт действует как антифриз, позволяя смеси оставаться жидкой даже при температурах намного ниже нуля – водка замерзнет только при –25 °C.
При содержании 40 % и более алкоголя пары смеси можно поджечь при комнатной температуре. Этот эффект использовался еще со времен государственной монополии на производство и распределение водки, которая была введена в 1474 г. дедом Ивана Грозного, для простой проверки содержания алкоголя – чтобы кабатчики не разбавляли водку.
Метод не был достаточно точным, и следующая государственная монопольная реформа, проведенная Петром I в 1698 г., потребовала более сложного способа для определения качества продукции. Для этих целей поджигался полугар («сжигаемый пополам») – дистилляционная спиртовая смесь, обладающая приятным хлебным вкусом. При тестировании ее предварительно нагревали до кипения, а потом пары поджигали. После завершения горения оставшийся объем должен был составлять половину от исходного. Это соответствовало стандартной 38 % смеси алкоголя плюс-минус несколько процентов.
Чиста как слеза
Что отличает водку от всех других крепких алкогольных напитков, таких как виски, ром, текила или шнапс, так это ее вкус, или, точнее, его отсутствие. До середины XIX в. водка представляла собой чистую или относительно чистую смесь с мягким хлебным вкусом, унаследованным от стадии дистилляции. Но в то время как другие крепкие напитки по-прежнему получают дистилляцией и потому сохраняют свои собственные специфические ароматы, водка – единственная из напитков – прошла революционную стадию химической технологии и теперь производится по-другому.
Процесс проходит четыре основных этапа: дистилляция (несколько раз), дополнительная ректификация (очистка), в результате которой получается смесь с содержанием спирта 90 % или более, при этом все примеси отделяются. Затем следует разведение водой до 40 % и дополнительная фильтрация через активированный уголь или другие виды абсорбентов. В результате концентрация простых эфиров, альдегидов, метилового спирта, фурфурола и комплексных масел – всех тех компонентов, которые составляют вкус и аромат и отличают, например, коньяк от виски, – уменьшается примерно до 0,01 %. Это на два-три порядка меньше, чем в любом другом напитке.
Можно было ожидать, что в результате вкуса вообще не будет, но нет. На самом деле остается небольшой привкус, и различные конкурсы водок показывают, что действительно существуют различия, которые отражают качество исходного ректифицированного спирта, особенности воды и окончательной фильтрации. Таким образом, «плохая водка» может быть обнаружена, как говорится, прямо «на месте» только в том случае, если она имеет ярко выраженный вкус. Но все хорошие водки не имеют такого вкуса, весьма мягки и обладают «питкостью». Так что единственным реальным показателем их превосходного качества является «состояние на следующее утро».
ДОКАЗАНО: ВОДКА В СТОПКЕ ВЫДЫХАЕТСЯ Есть легенда, что оставленная на столе водка в стопке потеряет вес (от испарения), но не крепость. Этот миф кочует не только в русскоговорящей среде, но и выплеснулся в Америку: например, его повторили в газете Boston Globe (от 22 ноября 2010 г.), где с большим уважением описали разные необычные свойства водки. Иногда это «открытие» также приписывают Менделееву – видимо, в знак уважения. Но такого свойства у водки на самом деле нет. Проведя простые домашние измерения с оптическим спиртометром, мы обнаружили, что после примерно двух дней стояния при комнатной температуре крепость водки в рюмке падает с 40 до 25 %.
Правда, и тут есть место для научного прорыва. Исследовательская группа нобелевского лауреата А. Гейма из Университета Манчестера создала мембрану из нескольких слоев оксида графена (Nair et al., 2012). Когда ученые запечатали такой мембраной металлический контейнер, они обнаружили удивительный эффект. В контейнере могли без проблем удерживаться разные газы и жидкости, начиная с простого воздуха. Тонкая пленка останавливала даже гелий, который умеет просачиваться через самые разные материалы. Но вода, помещенная в контейнер, улетучивалась очень быстро – она проходила сквозь многослойную графеновую мембрану в 10 млрд раз быстрее, чем гелий. Ради шутки физики запечатали мембраной бутылку водки и обнаружили, что крепость напитка вскоре сильно выросла за счет испарения воды, поскольку спирт через эту мембрану пройти не мог
На протяжении как минимум шести веков водка глубоко укоренилась в культуре России, Польши и скандинавских стран. В России хорошая вечеринка требует, по крайней мере, обязательного наличия хорошего повода, хорошей компании, хорошей еды и хорошей водки. Считается, что соблюдение этих условий противодействуют алкоголизму. Трудно сказать, насколько они эффективны, но, к примеру, тосты в России почти обязательны, причем три наиболее распространенных – «за повод» (причина собрания), «за здоровье!» и «за дам!». Также принято считать, что оптимальный размер компании, способной вести дискуссию за столом, варьирует «между числом граций и числом муз» (т. е. от трех до девяти согласно греческой мифологии).
Водка, являясь самым чистым из всех алкогольных напитков, вызывает наименьшее похмелье, которое обычно следует за потреблением ее в объеме от 150 до 500 мл (примерно от 50 до 200 г чистого алкоголя). Биологические эффекты индивидуальны и широко варьируют в зависимости от веса тела, пола, возраста и предыдущего опыта. Конечно, большинство последствий отрицательные – алкоголь вреден для здоровья. В любом случае водка, по-видимому, оказывает наименьшее негативное влияние на мыслительные способности. Об этом свидетельствует и пример многих великих русских математиков прошлого и настоящего, многие из которых предпочитали водку другим алкогольным напиткам
Водку полагается пить холодной и залпом, одним глотком. Учитывая высокую концентрацию алкоголя, типичный объем разового «залпа» варьирует от 50 до 100 г. Соответственно, традиционные формы водочных рюмок (лафитников, стопок) таковы, что позволяют выпить содержимое «разом», поэтому имеют широкую верхнюю часть и широкое или утяжеленное дно.
Чтобы получать удовольствие, а не проблемы, с водкой, как и с огнем, нужно обращаться должным образом. И помнить, что у водки есть не только долгая история и принадлежность к нашему культурному наследию, но и вполне предсказуемые последствия, как приятные и неприятные. Сам Менделеев, у которого один из старших братьев злоупотреблял алкоголем, водку не пил, предпочитая хорошее красное вино. И с экономической точки зрения особых надежд на нее как на источник казенного дохода не возлагал – в отличие от производства и продажи за границу качественного, хорошо очищенного этилового спирта (Бондаренко, 1999).
МАГИЧЕСКИЕ СОРОК С введением акцизной системы, при которой величина налога прямо зависела от содержания спирта в напитках, крепость их стала жестко регламентироваться. Так, с 1863 г. простое хлебное вино (водка) должно было содержать не менее 38°, а немного позже, с 1868 г., не ниже 40° по спиртомеру Траллеса. Крепость в 38° – это узаконенная фактическая крепость полугара. Но откуда появилась цифра сорок?
Анализ сведений, запрошенных Министерством финансов от губернских акцизных управлений, показал, что не только в великороссийских губерниях, но и в западных и малороссийских, где «народ привык издавна к употреблению вина высшей крепости», напитки на самом деле продаются гораздо меньшей крепости, и нередко сдабриваются вредными примесями для придания им мнимой крепости и вкуса» [50, л. 2, 3]. В результате народ платил больше, чем стоил продукт, казна получала меньше, чем могла бы, а виноторговцы имели колоссальные прибыли от продажи некачественного вина. Поэтому с целью увеличения казенных доходов и сохранения народного здравия министр предлагал сохранить обязательную крепость продажного вина в 38° по Траллесу и даже повысить ее на два градуса для мест оптовой продажи и хранения вина, т. к. при хранении и транспортировке вино утрачивает часть своей крепости. Так появилась новая редакция статьи об обязательной крепости Устава о питейных сборах. В дальнейших распоряжениях по акцизному ведомству, а также в новом монопольном уставе крепость продажного вина уже не опускалась ниже 40° по Траллесу, и даже полугар со временем «подтянулся» к этой цифре. Так, например, в статье «Винокурение», написанной для Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона в 1892 г., Менделеев писал: «Русские продажные сделки ведутся на «полугар», или на число ведер водки, содержащей 40 объемных процентов безводного спирта, потому что продажная водка по узаконениям России должна содержать не менее 40 % безводного спирта [9, т. 16, с. 408; 52, т. 6, с. 486].
Кстати, слова «не ниже 40» отнюдь не означают ровно сорок. А в Технической энциклопедии, изданной в начале нынешнего века, определение водки практически не отличается от домонопольного: «Водка, напиток с различным содержанием спирта (25–65 объемных процентов), получаемый перегонкой сбродивших жидкостей без всяких примесей или с небольшой прибавкой эфирных масел, сахара или красящих веществ, иногда с прибавлением воды [53, с. 315].
И понадобились еще годы и годы, чтобы число «40» и слово «водка» соединились в нерушимом союзе. Традиция оказалась весьма устойчивой, наша водка так и осталась 40-градусной и, что самое удивительное, остается таковой до сих пор. Спиртометрическая реформа конца 1920-х гг., основанная на менделеевских данных по удельным весам спиртоводных растворов разной концентрации, никак не повлияла на это магическое число. А ведь между градусами Траллеса и Менделеева имеется существенная разница: в основе спиртометрических таблиц Траллеса был спирт, содержащий, как показал Менделеев, всего 88,55 % безводного. Так что 40° по Траллесу будут соответствовать чуть больше 33° по Менделееву.
«Неужели, в самом деле, положение наше таково, – писал он в 1883 г., – что в кабаке, казенном или частном, должно видеть спасение для экономического быта народа, т. е. России, и в водке, да в способах ее потребления искать исхода для улучшения современного состояния дел народных и государственных»*.
* РГИА. Ф. 575. Оп. 2. Д. 1229, 485 об.; цит. по: (Бондаренко, 1999).
Бондаренко Л. Б. Из истории русской спиртометрии // Вопросы истории естествознания и техники. 1999. № 2.
Дмитриев И. С. Герой мифов и легенд // Природа. 2009. № 1. С. 110–116.
Михайлов О. В. Легенды и были о Менделееве, русской водке и сверхкритических флюидах // Вестник Российской академии наук. 2013. Т. 83. № 4. С. 381–384.
Похлебкин В. В. История водки (IX–XX вв.). М.: Интер-Версо, 1991.
Родионов Б. В. История русской водки от полугара до наших дней. М.: ЭКСМО, 2011.
Сажин В. Б., Панов А. Ю. Национально-культурные и экономические аспекты бражничества в России до и после диссертации Д. И. Менделеева «О соединении спирта с водой» // Успехи в химии и химической технологии. 2007. Т. XXI. № 5(73). C. 95–101.
Элерт А. Х. Русские сибиряки и алкоголь. По материалам Второй Камчатской экспедиции // НАУКА из первых рук. 2006. Т. 12. № 6. С. 64–83.
Авторы и редакция благодарят д.х.н. И. С. Дмитриева, директора Музея-архива Д. И. Менделеева СПбГУ, за помощь в подготовке дополнительного и иллюстративного материалов к статье